超临界CO2流体在发泡注塑注气系统中研究

超临界CO2流体在发泡注塑注气系统中研究 　　

超临界流体（Supercritical Fluid）是一种同时处于临界压力(Pc)及临界温度(Tc)以上的特殊流体，具有异于气体或液体状态下的*性能。利用超临界流体，特别是超临界状态下的惰性气体，作为物理发泡剂应用于发泡注塑成型工艺中，可以生产出泡孔微小致密且部分力学性能得到提高的微孔塑料，同时达到节能降耗的效果。 　　

微孔塑料注塑成型过程中将作为发泡剂的超临界流体通过注气系统的控制和质量计量引入机筒中的熔融高聚物中，并与之形成均一单相溶液，之后产生瞬时压降形成泡核，泡孔长大并 终冷却定型。该成型过程中，超临界流体发泡剂注入质量及注入方式等因素对 终制品性能有着关键性的影响。 　　

本课题的目的在于根据微发泡注塑成型技术对超临界流体注气系统的特殊要求及高压状态下超临界流体的特点，设计出适于进行微孔发泡注塑成型的超临界流体注气系统。 　　

本文先是通过分析现有发泡剂注气系统并根据微发泡注塑成型过程对超临界流体发泡剂注入系统的要求，设计了超临界流体发泡注塑注气系统在两种不同注气方式下的总体方案，分别为脉冲式分段注入方式和限流式周期性连续注入方式。其次，选用S7-200系列PLC作为系统控制核心，并增加模拟量输入输出扩展模块EM235等用于成型过程中的模拟量数据的采集及处理，完成了两套注气系统的硬件设计以及相应控制程序的编写。选用西门子Smart700触摸屏作为人机交互平台，并根据系统控制需求对其进行了界面编程组态。 

在搭建限流式周期性连续注入系统平台进行实验之前，还对该注入方式中的关键部件——流量限制元件，进行了软件模拟及实验验证，设计出了满足系统要求的限流元件，并总结出了适于本研究条件下的计算限流元件质量流率的经验公式。 后，对发泡剂注入工艺进行了研究，并对所设计两套注气系统的注气稳定性及制品减重稳定性等进行了实验研究和分析对比。